关于车轮踏面圆周磨耗原因、危害及处理方法的调研报告

关于车轮踏面圆周磨耗原因、危害及处理方法的调研报告
摘要随着铁路货运经营管理模式的多元化发展，铁路货车高速、重载的运输需求日益升温，如何稳步提升铁路货车车辆安全运行品质，有效防止列车惯性故障，维护安全稳定的运输环境是铁路货车车辆运用部门的重要难题之一。

轮对作为铁路车辆转向架中的关键部件，对车辆的安全运行起着至关重要的影响。

常见的轮对故障有：车轮踏面擦伤、剥离及局部凹入、熔堆、欠损，车轮踏面圆周磨耗过限，轮缘磨耗过限及其它设备故障。

通过对现场作业车辆车轮踏面圆周磨耗故障的调研，总结出可能引发车轮踏面圆周磨耗故障发生的原因、危害及车辆运用的控制措施。

关键词铁路货车；踏面圆周磨耗；控制措施
1 车轮踏面外形结构
在很长的一段时间里，车轮的踏面结构为锥形，即车轮踏面由具有一定锥度的两段直线组成。

在锥形踏面长期运行过程中，每次旋削后，存在踏面外形和钢轨顶部断面形状不匹配、运用初期磨耗较快、旋削切削量大等问题。

从大量的现场运用实践中总结出：不论车轮踏面初始形状如何，经过运用磨耗后，车轮踏面趋向一个“稳定形状”，并且形状一旦稳定，磨耗就会减慢，在认识了锥形踏面存在的问题和踏面磨耗规律之后，我国铁路货车采用了现在的LM磨耗型踏面。

LM磨耗型踏面的外形结构如图1所示。

2 车轮踏面圆周磨耗超限的原因
1）在充分满足铁路货车高速、重载运输需求的前提下，铁路货物列车的制动距离也相应延长，闸瓦与轮对的粘着摩擦时间延长、摩擦作用力增大，在制动过程中，闸瓦表面与车轮踏面圆周的磨耗也必然相对增加，势必增大了车轮踏面圆周的磨损，然而，闸瓦可以随时更换，而轮对的更换与处理，则需要将故障轮对车辆扣送到具有一定资质的检修部门，检修不及时，形成车轮踏面圆周磨耗超限故障；
2）部分车辆的制动机发生故障或制动机作用不良，个别司机制动、缓解操作不当，致使车辆长期带闸运行，闸瓦与车轮踏面长时间磨损，轮对沿钢轨长距离滑行，产生巨大的滑动摩擦力等诸多情况，都会形成车轮踏面圆周磨耗超限问题的发生；
3）高磷磨合闸瓦材质不良，工艺标准低下的影响。

个别高磷磨合闸瓦生产厂家不按工艺要求制作闸瓦，致使闸瓦整体硬度偏大，从车轮和闸瓦构成的摩擦副考虑，车轮踏面的磨耗没能得到有效控制，闸瓦中含有过硬的金属粉沫较多且不均匀或局部有硬点硬面，对高速运行的车辆，突然进行列车制动，闸瓦的局部硬点极易刮坏车轮踏面。

加之磷受热易氧化的化学特性，车辆运用过程中，闸瓦、踏面之间还会产生闸瓦鎏铁、金属镶嵌现象，导致车轮踏面出现10mm～60mm
不等宽度的磨耗、划痕而破坏了踏面的斜度；
4）目前，我国铁路货车引用外国先进技术，逐渐发展为铸钢为主体的轮对生产技术，由于高磷磨合闸瓦的散热性能较差，车辆在制动过程中产生的绝大多数热负荷被车轮踏面吸收，车轮踏面圆周反复承受加热—冷却—再加热—再冷却的物理过程，致使铸钢轮对的车轮踏面圆周极易产生疲劳裂纹而形成逐层脱落，最终，导致车轮踏面圆周磨耗超限问题的发生；
5）车辆定期检修周期超长，车辆年久失修或个别扣修单位不按规定工艺进行加修，如：换修的车轮轮径差超过规定要求或使用不符合规定要求的轮对等原因也会加剧车轮踏面圆周磨耗超限问题的发生。

3 车轮踏面圆周磨耗的危害
1）车轮踏面圆周磨耗超限破坏了踏面的标准外形，踏面与钢轨经常接触部分的锥度一旦变大，直接导致轮对蛇形运动的波长降低，同时频率升高，进而降低车辆运行的平稳性。

特别是在通过曲线线路时，横向平稳性的下降，极易造成晃车，甚至脱轨事故的发生；
2）车轮踏面圆周磨耗过限后，其轮缘高度相应增加，当钢轨顶面最大磨耗为10mm、踏面的磨耗量最大为8mm时，轮缘顶点和钢轨鱼尾板连接螺栓很容易互相碰撞，导致鱼尾板螺栓被切断，进而引发车辆脱轨事故；
3）增大运行阻力。

车轮踏面圆周磨耗后，增大了车轮和钢轨的接触面积，由于车轮踏面与钢轨接触的各点与车轴中心的距离不尽相同，使踏面与钢轨接触各点的滚动距离也不相同，而钢轨各处纵向长度是相同的，这样车轮与钢轨必然会产生局部滑动摩擦。

随着踏面圆周磨耗的加重，使得踏面与钢轨接触各点与车轴中心距离的偏差加大，从而加大了运行时的摩擦阻力；
4）在车辆运用过程中，若一侧车轮的踏面由于闸瓦等因素磨耗严重，导致同一轮对的轮颈差大于规定值2mm时，小轮颈侧车轮轮缘在运行中靠向钢轨，大轮颈侧车轮轮缘远离钢轨，车轮在运行过程中始终处于偏斜位置，造成小轮颈侧车轮轮缘和部分车轮踏面磨耗严重，同时大轮颈侧轮輞出现不均匀的碾边问题，进而严重影响铁路货车的行车安全；
5）踏面圆周磨耗严重时，会造成辗堆而使踏面外侧下垂，当轮对通过道岔时，踏面外侧会陷入基本轨与尖轨之间，推开基本轨，进而引发脱轨事故；
6）车轮踏面圆周磨耗严重或经过多次镟修后的车轮，其轮輞厚度过薄、超限或裂损，严重危及行车安全。

4 改进措施及合理化建议
1）车辆运用部门应加强列检作业制度的落实，严格执行现场作业规章制度，
列车队发现车轮踏面圆周磨耗故障，正确使用四种检查器，测量确认，加强故障车辆的鉴定和扣修；同时，认真执行好列车制动机试验程序，确认好制动缸鞲鞴出闸—缓解的全过程，杜绝车辆抱闸现象的发生，减少因车辆抱闸而引起的踏面圆周磨耗超限现象的发生；
2）建议机务部门强化司机操作规程执行，杜绝因操作不当而引发的抱闸现象，杜绝车辆长期带闸运行造成的踏面圆周磨耗超限现象的发生；
3）建议高磷磨合闸瓦生产厂家，对高磷磨合闸瓦的材质、材料、配方与生产制造技术条件进行研究改进，以杜绝闸瓦中含有过硬的金属材质或局部硬块等，减少对车轮踏面的磨耗。

5 结论
通过对现场作业列车的实际调研我们认为，车辆轮对故障，特别是圆周磨耗故障较为突出，它直接影响车辆的运行品质，威胁行车安全，针对车轮踏面圆周磨耗的原因、危害，我们从车辆运用角度出发，制定了轮对作业质量复查管理制度，及时发现踏面圆周磨耗超限车辆，并严格控制的该类型故障车的鉴定处理，做到防患未然，及早发现故障，确保列车运行安全。

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